Trung tâm Phát triển Tài năng Sinh viên Kiểm tra Thực địa Mô-đun Công nghệ Nano (Tháng 8 năm 2003)

Học sinh có thể làm gì với que chọc ngoáy, dụng cụ làm sạch ống, băng keo, con trỏ laze, lam kính hiển vi và giá đỡ vòng? Làm thế nào về việc tạo ra một mô hình hoạt động của kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)?

Đó là những gì một lớp gồm 18 sinh viên đã làm trong khóa học mùa hè năm 2003 khi họ kiểm tra thực địa Mô-đun Công nghệ nano. Lớp học Danh dự Vật lý Hiện đại, được điều hành bởi Trung tâm Phát triển Tài năng của Đại học Northwestern, được giảng dạy bởi giáo viên vật lý Kevin Farrell của Trường Trung học Naperville North (Naperville, IL). Ông đã dành ba ngày cuối cùng của lớp học mùa hè kéo dài 3 tuần để tiến hành mô-đun với các học sinh của mình.

Kevin nói: “Họ thực sự thích phần thực hành” của mô-đun. Ông cũng hài lòng rằng các học sinh đạt thành tích cao của mình cũng có thể thực hiện các kỹ năng vẽ đồ thị và toán học với AFM mô hình của họ, giống như AFM thực, được sử dụng để khuếch đại và lập bản đồ địa hình bề mặt của các vật thể khác nhau. Ví dụ, các hoạt động trước các dự án thiết kế AFM đã giúp chuẩn bị cho sinh viên bằng cách cho phép sinh viên thử nghiệm độ lệch của chùm tia laze và khuếch đại chiều cao từ tỉ lệ milimet sang tỉ lệ centimet hoặc decimet.

Trong quá trình thử nghiệm và các bài thuyết trình và trình diễn dự án của họ sau đó, một số sinh viên đã có thể sử dụng AFM mô hình của họ để khuếch đại và vẽ biểu đồ các chi tiết nhỏ trên đồng xu – ngay cả các đường viền của hồ sơ Thomas Jefferson trên một niken! Một dự án như vậy là một mô hình macro tốt cho các thiết bị AFM ngoài đời thực được sử dụng trong nghiên cứu vật liệu, cho phép các nhà khoa học “nhìn thấy” các vật thể ở quy mô nanomet (một phần tỷ mét).

Nâng cấp các mô-đun lên cấp độ đại học (tháng 8 năm 2003)

Giám đốc MWM, Giáo sư RPH Chang, cùng với các nhân viên của MWM là Beth Abbott, Matthew Hsu và Jennifer Cocson, đã gặp gỡ một số lãnh đạo quân đội và đại học vào ngày 25 tháng 7 năm 2003, để thảo luận về việc nâng cấp các mô-đun MWM, hiện đang hướng đến cấp trung và các cấp trung học, đến cấp đại học.

Những người tham dự có Tiến sĩ Pablo Arenaz, Phó Hiệu trưởng Phụ trách Học thuật tại Đại học Texas tại El Paso (UTEP); Tiến sĩ Sandra Hurley, Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Giáo dục tại UTEP; Tiến sĩ Tom Brady, Trưởng khoa Đại học Khoa học tại UTEP; Keith Thompson từ Văn phòng Bộ trưởng Quốc phòng (Washington, DC); Đại úy Victor Yu từ Học viện Quân sự Hoa Kỳ tại West Point (West Point, NY); Ray Pawlicki từ Picatinny Arsenal (NJ); Tiến sĩ John H. Hall, chủ tịch và giáo sư Hóa học tại Đại học Morehouse (Atlanta, GA); và Tiến sĩ Subhash Bhatia, cũng là giáo sư Hóa học tại Morehouse.

Sau phần giới thiệu của Giáo sư Chang và phần trình bày bằng slide về tổng quan của Chương trình MWM của Jennifer và Matthew, những người tham gia đã tham gia vào một số hoạt động thực hành của Mô-đun Composites minh họa triết lý MWM. Trong phiên họp buổi chiều, do Giáo sư Chang dẫn đầu, những người tham dự đã thảo luận về cách nhóm nên tiến hành trong nỗ lực hợp tác này. Một số công việc nâng cấp các mô-đun đã được thực hiện trong những năm trước và có thể sẽ tiếp tục theo cùng một lộ trình. Các mô-đun cấp độ đại học mới này sẽ sử dụng cách tiếp cận đa lĩnh vực tập trung vào tài liệu và sẽ nhắm mục tiêu đến các chuyên ngành khoa học, phi khoa học và giáo dục trong nhiều môi trường đại học khác nhau.

Các mô-đun sẽ được tạo ra để sử dụng trong khóa học mới được phát triển hoặc khóa học hiện có và sẽ kết hợp công nghệ, chẳng hạn như mô phỏng điều khiển bằng máy tính, để làm phong phú trải nghiệm. Ngoài ra, các cộng tác viên dự định bao gồm đào tạo giáo viên, cũng như đánh giá và đánh giá để đánh giá tác động của việc sử dụng tài liệu MWM trong lớp học.

Xây dựng mối quan hệ đối tác mới với Trung tâm Khoa học Tự do, NJ (tháng 7 năm 2003)

Các nhà phát triển nội dung MWM Matthew Hsu và Jennifer Cocson đã đến thăm Picatinny Arsenal, NJ, vào ngày 21 tháng 7 năm 2003, để tổ chức hội thảo với các nhà lãnh đạo của Trung tâm Khoa học Liberty và các nhân viên của Picatinny .

Mục tiêu của cuộc họp là để MWM và Picatinny xây dựng mối quan hệ đối tác mới với Trung tâm Khoa học Tự do, với sứ mệnh là “nguồn tài nguyên học tập để khám phá suốt đời về thiên nhiên, con người và công nghệ, hỗ trợ sự phát triển của khu vực đa dạng của chúng ta và thúc đẩy quản lý có hiểu biết của thế giới.” Hy vọng rằng Trung tâm Khoa học Tự do sẽ là một nguồn lực cho các nhà giáo dục và sinh viên tại các trường học và cao đẳng trong khu vực New Jersey sử dụng tài liệu MWM.

Sau khi Matthew trình bày slide 20 phút về tổng quan của Chương trình MWM, Matthew và Jennifer đã tiến hành một số thử nghiệm với 12 người tham dự để cung cấp cho họ một số kinh nghiệm thực tế về các loại hoạt động dựa trên câu hỏi mà sinh viên gặp phải trong các học phần. Những người tham gia đã có được “hương vị” của các mô-đun Composites và Smart Sensors và rất nhiệt tình. Thật vậy, các mô-đun rất phù hợp với những gì mà Trung tâm Khoa học Tự do thúc đẩy trong tổ chức của họ.

Cuộc họp kết thúc bằng một cuộc thảo luận về các cách khác nhau mà Trung tâm Khoa học Tự do có thể kết hợp và hỗ trợ việc sử dụng Chương trình MWM. Đặc biệt cảm ơn Ray Pawlicki, người đứng đầu Trung tâm Công nghệ Vũ khí Quốc phòng, người đã điều phối sự kiện tại Picatinny.

Giáo viên Mùa hè Thử Mô-đun Công nghệ Nano (Tháng 7 năm 2003)

Vào ngày 16 tháng 7 năm 2003, các giáo viên tham gia chương trình REST và RET tại Đại học Northwestern – chương trình kết hợp giáo viên với các nhà nghiên cứu thông qua Trung tâm Khoa học và Kỹ thuật Nghiên cứu Vật liệu (MRSEC) và Trung tâm Khoa học và Kỹ thuật Quy mô nano (NSEC), tương ứng- -có cơ hội tìm hiểu thêm về một trong những mô-đun MWM mới, Mô-đun Công nghệ nano .

Giáo sư hóa học và giảng viên chính phát triển mô-đun Hilary Godwin đã tạo điều kiện cho các hoạt động thực hành, dựa trên câu hỏi với hơn 20 giáo viên, tất cả đều đến từ khu vực Chicagoland và trải dài từ cấp trung học cơ sở đến đại học cộng đồng. Đây là cơ hội để những người tham gia tìm hiểu về một số đặc tính độc đáo, cũng như các kỹ thuật tổng hợp và mô tả đặc điểm, của các vật thể ở kích thước nano (nghĩa là các vật thể có kích thước bằng một phần tỷ mét).

Sự kiện có sự điều phối của Giáo sư Teri Odom , Giám đốc chương trình Chương trình Kinh nghiệm Nghiên cứu dành cho Giáo viên của NSEC; Kathy Cook, Giám đốc Hoạt động và Tiếp thị của Viện Công nghệ Nano; và Laura Ernst, Điều phối viên Chương trình cho MRSEC.

Quan hệ đối tác mới với Bộ Quốc phòng (tháng 3 năm 2003)

Vào ngày 28 tháng 3 năm 2003, MWM đã đến thăm Picatinny Arsenal ở trung tâm phía bắc New Jersey ở Hạt Morris và tổ chức hội thảo để khởi động mối quan hệ hợp tác mới giữa MWM và Bộ Quốc phòng.

Giám đốc Chương trình của MWM, Giáo sư RPH Chang đã giới thiệu triết lý, mẫu mô-đun và các thông tin cơ bản khác về Chương trình MWM cho hơn 30 người tham gia.

Những người tham dự hội thảo bao gồm các nhà khoa học, kỹ sư và nhà giáo dục từ Picatinny Arsenal , Trường Jefferson Township và Đại học Hạt Morris . Hy vọng rằng những người tham gia này sẽ làm việc cùng nhau để phát triển quan hệ đối tác với các trường học và cao đẳng trong khu vực New Jersey để giúp tích hợp chương trình MWM vào chương trình giảng dạy tại trường của họ.

Matthew Hsu và Jennifer Cocson từ Đại học Northwestern và giáo viên khoa học kiêm tác giả mô-đun Kate Heroux từ Trường Trung học Lake Forest (Lake Forest, IL) đã tiến hành Mô-đun Tài liệu Thể thao với những người tham gia. Điều này cho phép những người tham gia có được kinh nghiệm thực tế với mô-đun và tìm hiểu về cách tiếp cận độc đáo của chương trình.

Một số quan chức chính phủ quan trọng đã phát biểu tại hội thảo, nhấn mạnh sự ủng hộ mạnh mẽ của họ đối với MWM và cách thức triển khai nó vào các trường học ở New Jersey và các nơi khác sẽ không chỉ mang lại lợi ích cho các nhà khoa học và kỹ sư mới chớm nở, mà còn thực sự là tương lai của đất nước chúng ta. Các diễn giả bao gồm Thứ trưởng Bộ Quốc phòng phụ trách Tiếp thu và Công nghệ Michael Wynne; Giám đốc Nghiên cứu và Kỹ thuật Quốc phòng, Tiến sĩ Ronald Sega; Phó Giám đốc Nghiên cứu và Kỹ thuật Quốc phòng Tiến sĩ John H. Hopps, Jr.; Dân biểu New Jersey Rodney Frelinghuysen; và Giám đốc kỹ thuật TACOM-ARDEC Michael Devine. Tiến sĩ Lannon đã phát biểu khai mạc và giới thiệu trong hội thảo.

Sự kiện này được điều phối bởi Raymond Pawlicki, người đứng đầu Trung tâm Công nghệ Vũ khí Quốc phòng.

Cập nhật về Mô-đun Xúc tác Môi trường (Tháng 3 năm 2003)

Vào ngày 20 tháng 3 năm 2003, Giáo sư Kimberly Grey của Viện Xúc tác Môi trường tại Đại học Northwestern và nghiên cứu sinh Alex Agrios của cô đã tổ chức một hội thảo dành cho các giáo viên trung học trong khu vực tại Trường Trung học Glenbrook South (GBS) (Glenview, IL) về nhiều phương diện khác nhau. -trên các hoạt động của mô-đun MWM mới được gọi là Mô-đun xúc tác môi trường .

Mục tiêu của dự án bao gồm giúp sinh viên hiểu rõ chất xúc tác là gì, nhấn mạnh phạm vi nghiên cứu về chất xúc tác ngày nay và giúp họ có ý thức hơn về việc bảo vệ môi trường.

Giáo sư Gray đã có một bài nói chuyện giới thiệu về các chủ đề này và mô tả bốn hoạt động khám phá: Hoạt động đầu tiên giới thiệu khái niệm xúc tác một cách trực quan và kịch tính. Alex đã chứng minh việc sử dụng chất xúc tác đen bạch kim và cách nhiệt tạo ra bởi chất xúc tác có thể làm cho giấy (chẳng hạn như giấy chớp) cháy.

Trong hoạt động thứ hai, sinh viên thực hiện tìm kiếm trên Internet về nghiên cứu xúc tác để nhấn mạnh với họ về sự liên quan cá nhân của xúc tác đối với các vấn đề môi trường.

Trong các hoạt động còn lại, sinh viên phân tích các loại hệ thống xúc tác khác nhau, bao gồm xúc tác đồng thể và dị thể, xúc tác nhiệt và xúc tác quang, tất cả đều là biểu tượng của nhiều lĩnh vực nghiên cứu trong xúc tác môi trường. Trong nghiên cứu của họ, sinh viên tập trung vào các khái niệm như độ chọn lọc xúc tác, tính đặc hiệu, độ độc, tối ưu hóa điều kiện và giảm thiểu chất thải.

Trong dự án thiết kế đỉnh cao, sinh viên được thử thách thiết kế, xây dựng, thử nghiệm và đánh giá một thiết bị khử mùi xúc tác độc đáo. Chủ tịch GBS khoa học Warren Bjork và giáo viên sinh học Beth Christiansen của trường trung học Evanston Township (Evanston, IL) đã tham dự hội thảo, cùng với nhân viên MWM Matthew Hsu và Jennifer Cocson và biên tập viên khoa học mô-đun Alice Storti. Giáo sư Gray đang làm việc với Beth và giáo viên hóa học David Goodspeed tại Trường Trung học New Trier (Wilmette, IL) để kiểm tra thực tế mô-đun trong lớp học của họ vào tháng Năm.